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随意運動における大脳基底核と小脳の機能

研究課題

研究課題/領域番号 20K06933
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分46030:神経機能学関連
研究機関生理学研究所

研究代表者

知見 聡美  生理学研究所, システム脳科学研究領域, 助教 (30396262)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード大脳基底核 / 小脳 / 視床 / 神経活動 / パーキンソン病 / マカクサル / 運動制御 / 運動異常症
研究開始時の研究の概要

大脳基底核と小脳はどちらも、随意運動を行う上で非常に重要な役割を果たしており、変調を来すことによって運動が著しく障害されることが広く知られている。運動の指令は、大脳皮質の一次運動野、補足運動野、運動前野などの運動関連領野から脊髄に送られるが、大脳基底核と小脳もこれらの皮質領域から運動情報の入力を受け、情報処理を行ったあと、視床を介して大脳皮質に情報を戻すループ回路を形成することにより、これらの大脳皮質領域の活動調節に寄与している。本研究は、大脳基底核から視床への情報伝達と、小脳から視床への情報伝達が、随意運動を制御する上で果たす役割について明らかにすることを目指す。

研究成果の概要

大脳基底核と小脳はどちらも、随意運動の発現と制御において重要な役割を果たす。パーキンソン病は大脳基底核疾患の1つであり、無動や振戦などの運動障害が起こる。パーキンソン病モデルサルの神経活動を調べたところ、大脳皮質-大脳基底核経路のうち「直接路」を介する情報伝達が減弱していた。この結果から、「直接路」を介する情報伝達は運動の開始に必須であり、この情報伝達の異常が無動を生じさせることが示唆された。一方、小脳の活動にも異常が生じていた。振戦が生じている際に小脳歯状核の神経活動を調べたところ、振戦に同期した周期的活動が観察され、小脳の神経活動が振戦に関与していることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

パーキンソン病は人口千人あたり1人、60歳以上では百人あたり1人と有病率が高く、超高齢社会を迎えた日本においては大きな医療・社会問題となっている。パーキンソン病では、大脳皮質-大脳基底核路のうち「直接路」を介する情報伝達が減弱していることが、無動の症状発現に寄与し、情報伝達を回復させると症状が改善することを明らかにした。これらのことから、「直接路」を通る情報伝達を回復させることによって効果的にパーキンソン病を治療できると考えられ、より良い治療法の開発につながると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 3件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件、 招待講演 8件)

  • [国際共同研究] South Alabama College of Medicine(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] KTH Royal Institute of Technology(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Subthalamic nucleus stabilizes movements by reducing neural spike variability in monkey basal ganglia2022

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa Taku、Chiken Satomi、Kobayashi Kenta、Nambu Atsushi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 2233-2233

    • DOI

      10.1038/s41467-022-29750-2

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cerebro-cerebellar interactions in nonhuman primates examined by optogenetic functional magnetic resonance imaging2022

    • 著者名/発表者名
      Goda Naokazu、Hasegawa Taku、Koketsu Daisuke、Chiken Satomi、Kikuta Satomi、Sano Hiromi、Kobayashi Kenta、Nambu Atsushi、Sadato Norihiro、Fukunaga Masaki
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex Communications

      巻: 3 号: 2 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1093/texcom/tgac022

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Subthalamic nucleus deep brain stimulation driven by primary motor cortex γ2 activity in parkinsonian monkeys2022

    • 著者名/発表者名
      Darbin Olivier、Hatanaka Nobuhiko、Takara Sayuki、Kaneko Nobuya、Chiken Satomi、Naritoku Dean、Martino Anthony、Nambu Atsushi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 6493-6493

    • DOI

      10.1038/s41598-022-10130-1

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Transient Response of Basal Ganglia Network in Healthy and Low-Dopamine State2022

    • 著者名/発表者名
      Chakravarty Kingshuk、Roy Sangheeta、Sinha Aniruddha、Nambu Atsushi、Chiken Satomi、Hellgren Kotaleski Jeanette、Kumar Arvind
    • 雑誌名

      eNeuro

      巻: 9 号: 2 ページ: 1-26

    • DOI

      10.1523/eneuro.0376-21.2022

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Altered dynamic information flow through the cortico-basal ganglia pathways mediates Parkinson’s disease symptoms.2021

    • 著者名/発表者名
      Chiken S, Takada M, Nambu A
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: 31(12) 号: 12 ページ: 5363-5380

    • DOI

      10.1093/cercor/bhab164

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Elimination of the cortico-subthalamic hyperdirect pathway induces motor hyperactivity in mice2021

    • 著者名/発表者名
      Koketsu D, Chiken S, Hisatsune T, Miyachi S, Nambu A
    • 雑誌名

      J Neurosci

      巻: 41 号: 25 ページ: 5502-5510

    • DOI

      10.1523/jneurosci.1330-20.2021

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 自然科学研究機構生理学研究所 (NIPS)2021

    • 著者名/発表者名
      南部篤、知見聡美、西尾亜希子
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 39 ページ: 1203-1207

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] ジストニアの病態生理:モデルマウスの神経活動から考察する2021

    • 著者名/発表者名
      知見聡美、南部 篤
    • 雑誌名

      Annual Review 神経 2021

      巻: 38 ページ: 237-244

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Abnormal cortico-basal ganglia neurotransmission in a mouse model of L-DOPA-induced dyskinesia2021

    • 著者名/発表者名
      Dwi Wahyu I, Chiken S, Hasegawa T, Sano H, Nambu A
    • 雑誌名

      J Neurosci

      巻: 41 ページ: 2668-2683

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Weakly correlated activity of pallidal neurons in behaving monkeys2020

    • 著者名/発表者名
      Wongmassang W, Hasegawa T, Chiken S, Nambu A
    • 雑誌名

      Eur J Neurosci

      巻: 53 号: 7 ページ: 2178-2191

    • DOI

      10.1111/ejn.14903

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cortical control of subthalamic neuronal activity through the hyperdirect and indirect pathways in monkeys2020

    • 著者名/発表者名
      Polyakova Z, Chiken S, Hatanaka N, Nambu A
    • 雑誌名

      J Neurosci

      巻: 40 ページ: 7451-7463

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Forelimb movements evoked by optogenetic stimulation of the macaque motor cortex2020

    • 著者名/発表者名
      Watanabe H, Sano H, Chiken S, Kobayashi K, Fukata Y, Fukata M, Mushiake H, Nambu A
    • 雑誌名

      Nat Commun

      巻: 11 号: 1 ページ: 3253-3253

    • DOI

      10.1038/s41467-020-16883-5

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cerebellar outputs contribute to spontaneous and movement-related activity in the motor cortex of monkeys2020

    • 著者名/発表者名
      Sano Nobuya、Nakayama Yoshihisa、Ishida Hiroaki、Chiken Satomi、Hoshi Eiji、Nambu Atsushi、Nishimura Yukio
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: - ページ: 10-21

    • DOI

      10.1016/j.neures.2020.03.010

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] パーキンソン病の病態生理2020

    • 著者名/発表者名
      知見 聡美、南部 篤
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 38 ページ: 823-826

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] ネットワーク病としてのパーキンソン病2020

    • 著者名/発表者名
      南部 篤、知見 聡美
    • 雑誌名

      Brain and Nerve

      巻: 72 ページ: 1159-1171

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Mapping of the macaque brain using optogenetics and fMRI2022

    • 著者名/発表者名
      Chiken S, Sano H, Goda N, Watanabe H, Hasegawa T, Koketsu D, Kobayashi K, Kikuta S, Fukata Y, Fukata M, Mushiake H, Sadato N, Fukunaga M, Nambu A
    • 学会等名
      The 7th CiNet Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Impaired information flow through the cortico-basal ganglia pathways is responsible for Parkinson’s disease symptoms2022

    • 著者名/発表者名
      Chiken S, Nambu A
    • 学会等名
      第99回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] パーキンソン病の病態生理-モデルサルの神経活動から考察する2022

    • 著者名/発表者名
      知見聡美、南部篤
    • 学会等名
      第36回日本大脳基底核研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Pathophysiology of Parkinson’s disease2022

    • 著者名/発表者名
      Chiken S, Nambu A
    • 学会等名
      生理学研究所・CiNet 連携シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 光遺伝学による非ヒト霊長類の脳活動制御と機能的MRIによる計測(オプト fMRI)2022

    • 著者名/発表者名
      知見聡美
    • 学会等名
      第6回ヒト脳イメージング研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mapping of the macaque brain using optogenetics and fMRI. The 7th CiNet Conference: New horizons in brain mapping2022

    • 著者名/発表者名
      Chiken S, Sano H, Goda N, Watanabe H, Hasegawa T, Koketsu D, Kobayashi K, Kikuta S, Fukata Y, Fukata M, Mushiake H, Sadato N, Fukunaga M, Nambu A
    • 学会等名
      The 7th CiNet Conference
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Impaired information flow through the cortico-basal ganglia pathways is responsible for Parkinson’s disease symptoms2022

    • 著者名/発表者名
      知見聡美、南部篤
    • 学会等名
      第99回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ジストニアの病態生理-小脳と大脳基底核の寄与について考察する2021

    • 著者名/発表者名
      知見聡美、南部篤
    • 学会等名
      第62回日本神経学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Altered dynamic information flow through the cortico-basal ganglia pathways is responsible for Parkinson’s disease symptoms2021

    • 著者名/発表者名
      Chiken S, Nambu A
    • 学会等名
      Sweden BG meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optogenetic manipulation of basal ganglia outflow to the thalamocortical system in macaque monkeys2020

    • 著者名/発表者名
      Chiken S, Sano H, Kobayashi K, Nambu A
    • 学会等名
      FENS FORUM 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 運動異常症の脳内メカニズム-小脳と大脳基底核はどのように寄与するのか?2020

    • 著者名/発表者名
      知見聡美、南部篤
    • 学会等名
      第62小児神経学会学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ジストニア症状発現の脳内メカニズム-大脳基底核と小脳はどのように寄与するのか?2020

    • 著者名/発表者名
      知見聡美、南部篤
    • 学会等名
      第61回日本神経学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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